CN103580748A - 一种具有otdr功能的光线路终端及其光模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有OTDR功能的光线路终端OLT及其光模块，该OLT包括OLT系统设备和OLT光模块；OLT光模块包括断点检测模块、光路组件、OTDR激光发射单元和OTDR激光接收单元；断点检测模块通过通信总线接收到OLT系统设备输出的脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号输出；OTDR激光发射单元将脉冲序列信号转换为光信号后经光路组件耦合到光纤链路；OTDR激光接收单元将反射回的光信号转换为电信号后输出；断点检测模块对该电信号进行采样、计算，输出计算结果；OLT系统设备根据接收的计算结果确定光纤链路中的断点。本发明的技术方案，无需改造OLT系统设备即可实现断点检测的功能。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种具有OTDR功能的光线路终端及其光模块。
背景技术
随着光纤通信技术的进步和社会的发展，无源光网络PON作为光接入系统已得到广泛地部署。PON中用于传输光信号的光分配网络ODN（opticaldistribution network）往往设置在户外，难免出现线路故障或设备损坏等现象造成通信中断；为了精确定位出现故障或断点的位置，有必要采用光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）进行断点检测。
目前，既有采用外接OTDR对PON的光纤链路进行断点检测的技术方案；也有将OTDR功能集成到光线路终端OLT（Optical Line Terminator）光模块中，利用该光模块中的OTDR功能对该光模块所在PON的光纤链路进行断点检测的技术方案。
对于上述的后一种技术方案，无源光网络包括：光线路终端OLT、光分配网络ODN和光网络单元ONU。其中，具有OTDR功能的OLT的内部结构示意图，如图1a所示，包括：OLT系统设备101和至少一个具有OTDR功能的OLT光模块102。
OLT系统设备101分别通过OLT光模块102的两个引脚向OLT光模块102输送OTDR供电使能信号和用于断点检测的脉冲序列信号。
具有OTDR功能的OLT光模块的内部结构电路框图，如图1b所示，包括：第一激光发射单元111、第一激光接收单元112、第二激光发射单元113、第二激光探测单元114、断点检测模块115、光路组件116。
光路组件116与光纤相连；第一激光发射单元111、第一激光接收单元112、第二激光发射单元113光路相通、第二激光探测单元114分别与光路组件116光路相通。
OLT系统设备通过第一激光发射单元111和第一激光接收单元112实现了信号发送与接收的通信功能。
具有OTDR功能的OLT光模块对其所在的PON进行断点检测的过程如下：
第二激光发射单元113接收OLT系统设备发送的用于进行断点检测的脉冲序列信号，并将接收的电信号转换为用于进行断点检测的光信号进行发射。
第二激光发射单元113发射的用于进行断点检测的光信号经光路组件116耦合后进入到光纤进行传播，在光纤的断裂点或设备的故障处或者其它地方被反射，被反射的用于进行断点检测的光信号经光路组件116被传送到第二激光接收单元114。
第二激光接收单元114收到反射回来的用于进行断点检测的光信号后，经过光电转换后输出电信号。
断点检测模块115对第二激光接收单元114输出的电信号进行采样、分析，从而确定断点或故障点的位置；例如，将采样的电信号与预先保存的正常情况下的电信号进行比较，确定出断点或故障点的位置。
本发明的发明人发现，现有的具有OTDR功能的OLT光模块102接收的用于通信的电信号，是现有的OLT系统设备101输出的调制后的数据序列信号；显然，OLT光模块102需要的用于进行断点检测的脉冲序列信号也可以由OLT系统设备101提供；事实上，OLT光模块102通过OTDR数据输入引脚（PIN9）接收OLT系统设备发送的用于进行断点检测的脉冲序列信号。
然而，目前已规模化部署的OLT中的OLT系统设备通常不支持OTDR功能；其与OLT光模块PIN9电相连的引脚通常定义为Trigger引脚，该引脚通常用于向OLT光模块输出脉冲序列信号。
当电信商需要对已规模化部署的PON中的OLT进行升级，使得OLT具备OTDR功能时，若将未具有OTDR功能的OLT光模块直接替换为现有的集成有OTDR功能的OLT光模块，则OLT不但无法使用OTDR功能，而且很可能因为OLT光模块引脚的功能的改变，导致替换后的OLT光模块无法进行光信号通信。若需要使得具有OTDR功能的OLT光模块既可以进行光信号通信，又可以进行断点检测，则必须对已规模化部署的PON中的OLT系统设备进行相应的硬件升级改造；这种硬件升级改造很难实现且成本高昂。
因此，现有的具有OTDR功能的OLT光模块与规模化部署的OLT设备之间存在不兼容的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种具有OTDR功能的光线路终端及其光模块，用以无需对已规模化部署的PON中的OLT系统设备进行硬件升级改造，即可实现对光纤链路的断点检测。
本发明的技术方案根据一个方面，提供了一种具有光时域反射仪OTDR功能的光线路终端OLT，包括：OLT系统设备和OLT光模块；其中，所述OLT光模块，包括：第一激光发射单元和第一激光接收单元；所述OLT中的OLT光模块，还包括：断点检测模块、光路组件、OTDR激光发射单元、OTDR激光接收单元；
所述断点检测模块用于通过与所述OLT系统设备相连的通信总线接收到所述OLT系统设备输出的脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号从其OTDR信号输出端输出；
所述OTDR激光发射单元用于通过其信号输入端接收到所述脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，并将所述调制电流信号转换为用于断点检测的光信号后发射，经所述光路组件耦合后进入光纤链路；
所述OTDR激光接收单元用于接收反射回的用于断点检测的光信号，将接收的光信号转换为电信号后从其信号输出端输出；所述反射的用于断点检测的光信号是从所述光纤链路经所述光路组件传输到所述OTDR激光接收单元的；
所述断点检测模块还用于通过其OTDR信号输入端对所述OTDR激光接收单元输出的电信号进行采样，根据采样的电信号计算出所述OTDR激光发射单元发射的光信号在所述光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离后，作为计算结果通过所述通信总线输出；
所述OLT系统设备对于所述计算结果中的每个反射点到本OLT光模块的距离，将其与预先存储的所述光纤链路中各节点到本OLT光模块的距离进行匹配；若不匹配，则确定该反射点为断点。
较佳地，所述断点检测模块具体包括：模数转换ADC电路和逻辑阵列电路；
所述逻辑阵列电路用于通过所述通信总线接收到所述OLT系统设备发送的脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号，通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输出端的信号输出端输出；
所述ADC电路用于通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输入端的模拟电压输入端接收到所述OTDR激光接收单元输出的模拟电压信号后，对模拟电压信号进行采样、转换，得到相应的数字电压通过其数字电压输出端输出；
所述逻辑阵列电路用于通过其信号输入端接收到所述ADC电路输出的数字电压后，根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到所述数字电压的时间差，计算出所述光纤链路中的各节点、断点或故障点到本OLT光模块的距离；将计算出的距离通过所述通信总线输出到所述OLT系统设备。
进一步，所述OLT中的OLT光模块还包括：OTDR供电控制模块，用于通过其与所述通信总线相连的使能端接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，为所述断点检测模块、所述OTDR激光发射单元和所述OTDR激光接收单元供电。
较佳地，所述通信总线具体为：集成电路总线IIC；以及
所述OLT中的OLT光模块还包括：
微控制器MCU，用于通过所述IIC接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，将所述OTDR供电使能信号通过其通用输入输出GPIO端输出到所述OTDR供电控制模块的使能端。
较佳地，所述通信总线，具体为：串行外设接口SPI总线；以及
所述SPI总线中的数据输入线SDIN和时钟线SCLK，还分别复用为IIC中的数据线SDA和时钟线SCL；以及
所述OLT中的OLT光模块还包括：
MCU，用于通过所述复用为IIC的SDIN和SCLK接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，将所述OTDR供电使能信号通过其GPIO端输出到所述OTDR供电控制模块的使能端。
进一步，所述OLT中的OLT光模块，还包括：
总线开关模块，其内置有数据开关电路和时钟开关电路；所述数据开关电路的输入端和输出端分别与所述SPI总线中的SDIN和所述MCU的IIC接口的SDA相连；所述时钟开关电路的输入端和输出端分别与所述SPI总线中的SCLK和所述MCU的IIC接口的SCL相连；所述数据开关电路的使能端和所述时钟开关电路的使能端均与所述SPI总线中的片选线CS相连；
所述总线开关模块用于当通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均未接收到所述OLT系统设备发送的片选使能信号时，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均保持连通，若通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输入端接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号，则将接收的OTDR供电使能信号通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输出端转发到所述MCU；
所述总线开关模块还用于通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到所述OLT系统设备发送的片选使能信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均断开；以及
通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到所述OLT系统设备发送的恢复信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均连通。
较佳地，所述OTDR激光发射单元具体包括：1650nm的OTDR DFB突发激光发射器及OTDR驱动电路；所述OTDR驱动电路通过其作为所述OTDR激光发射单元的信号输入端的序列信号输入端接收到所述断点检测模块发送的脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，根据转换得到的调制电流信号驱动所述1650nm的OTDR DFB突发激光发射器发射用于断点检测的光信号；以及所述用于断点检测的光信号具体为1650nm波长的光信号；
所述OTDR激光接收单元具体包括：1650nm的OTDR APD探测器、跨阻放大器和模拟差分放大器；以及
所述1650nm的OTDR APD探测器用于接收反射回的1650nm的光信号，将接收的光信号转换为电流信号后从其信号输出端输出；
所述跨阻放大器，具体为负反馈的运算放大器，其正输入端常置为参考电平，其用于从其负输入端接收到所述1650nm的OTDR APD探测器输出的电流信号后，将接收的电流信号转换放大为模拟电压信号从其输出端输出；
所述模拟差分放大器，为负反馈的模拟差分放大器，其负输入端常置为参考电平，其用于从其正输入端接收到所述跨阻放大器输出的模拟电压信号后，将接收的模拟电压信号放大后从其输出端输出到所述断点检测模块的OTDR信号输入端。
本发明的技术方案还根据另一个方面，提供了一种具有光时域反射仪OTDR功能的光线路终端OLT光模块，包括：第一激光发射单元和第一激光接收单元；还包括：
断点检测模块，用于接收到脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号从其OTDR信号输出端输出；
光路组件，其与光纤链路相连；
OTDR激光发射单元，用于通过其信号输入端接收到所述脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，并将所述调制电流信号转换为用于断点检测的光信号后发射，经所述光路组件耦合后进入所述光纤链路；
OTDR激光接收单元，用于接收反射回的用于断点检测的光信号，将接收的光信号转换为电信号后从其信号输出端输出；所述反射的用于断点检测的光信号是从所述光纤链路经所述光路组件传输到所述OTDR激光接收单元的；
所述断点检测模块还用于通过其OTDR信号输入端对所述OTDR激光接收单元输出的电信号进行采样，根据采样的电信号计算出所述OTDR激光发射单元发射的光信号在所述光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离后，作为计算结果输出。
较佳地，所述断点检测模块具体包括：模数转换ADC电路和逻辑阵列电路；
所述逻辑阵列电路用于接收到所述脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号，通过作为所述断点检测模块OTDR信号输出端的其信号输出端输出；
所述ADC电路用于通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输入端的模拟电压输入端接收到所述OTDR激光接收单元输出的模拟电压信号后，对模拟电压信号进行采样、转换，得到相应的数字电压通过其数字电压输出端输出；
所述逻辑阵列电路用于通过其信号输入端接收到所述ADC电路输出的数字电压后，根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到所述数字电压的时间差，计算出所述光纤链路中的各节点、断点或故障点到本OLT光模块的距离；将计算出的距离输出。
进一步，所述OLT光模块还包括：OTDR供电控制模块，用于通过其使能端接收到OTDR供电使能信号后，为所述断点检测模块、所述OTDR激光发射单元和所述OTDR激光接收单元供电。
本发明的技术方案中，现有的OLT系统设备只需要通过通信总线向本发明提供的OLT光模块发送使能信号，该OLT光模块中的断点检测模块可以根据使能信号，产生脉冲序列信号进行断点检测；无需OLT系统设备进行硬件升级改造，该OLT光模块即可实现在不影响光信号通信的基础上对其所在的光纤链路进行断点检测。从而可以大大降低已规模化部署的无源光网络增加OTDR功能的成本，增加了已规模化部署的无源光网络增加OTDR功能的可行性。
附图说明
图1a为现有技术的具有OTDR功能的OLT的内部结构示意图；
图1b为现有技术的具有OTDR功能的OLT光模块的内部结构示意图；
图2a为本发明实施例的具有OTDR功能的采用IIC的OLT的内部结构示意图；
图2b为本发明实施例的具有OTDR功能的与IIC相连的OLT光模块的内部结构示意图；
图3为本发明实施例的断点检知模块和OTDR激光接收单元的内部结构示意图；
图4a为本发明实施例的具有OTDR功能的采用SPI总线的OLT的内部结构示意图；
图4b为本发明实施例的具有OTDR功能的与SPI总线相连的OLT光模块的内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本申请使用的“模块”、“系统”等术语旨在包括与计算机相关的实体，例如但不限于硬件、固件、软硬件组合、软件或者执行中的软件。例如，模块可以是，但并不仅限于：处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行的线程、程序和/或计算机。举例来说，计算设备上运行的应用程序和此计算设备都可以是模块。一个或多个模块可以位于执行中的一个进程和/或线程内，一个模块也可以位于一台计算机上和/或分布于两台或更多台计算机之间。
本发明的发明人考虑到，现有的PON中，OLT系统设备与OLT光模块均与通信总线电相连；若OLT光模块可以通过通信总线接收OLT系统设备发送的脉冲序列发生使能信号，并在现有的OLT光模块中的断点检测模块基础上，增加产生用以断点检测的脉冲序列信号的功能；则OLT光模块可以根据接收的脉冲序列发生使能信号使得断点检测模块产生脉冲序列信号进行断点检测。从而使得OLT光模块既可以兼容已规模化部署的PON中的OLT系统设备进行光信号通信，又可以现实断点检测的功能。
基于上述考虑，本发明实施例提供的具有OTDR功能的光线路终端OLT的内部结构示意图，如图2a所示，可以包括：OLT系统设备201和至少一个本发明实施例提供的OLT光模块202。
OLT系统设备201与OLT光模块202通过通信总线进行通信。
通信总线可以是集成电路总线IIC（Inter-Integrated Circuit）；IIC中的数据线SDA与OLT光模块202的SDA引脚相连；时钟线SCL与OLT光模块202的SCL引脚相连。
本发明实施例提供的具有OTDR功能的OLT光模块的内部结构示意图，如图2b所示，可以包括：第一激光发射单元211、第一激光接收单元212、OTDR激光发射单元213、OTDR激光接收单元214、光路组件215和断点检测模块216。
第一激光发射单元211、第一激光接收单元212、OTDR激光发射单元213和OTDR激光接收单元214分别与光路组件215的各上行端口光路相通；光路组件215的下行端口与光纤链路相连。
OLT系统设备201，其与第一激光发射单元211的信号输入端电相连，其与第一激光接收单元212的信号输出端电相连。
第一激光发射单元211用以接收OLT系数设备201发送的电信号，并将接收的的电信号转换为第一波长的光信号进行发射。第一激光发射单元211发射的光信号经光路组件215耦合后进入到光纤链路进行传播。
从光纤链路传输过来的第二波长光信号，经光路组件217的分光作用后，被传送到第一激光接收单元212。第一激光接收单元212将接收的第二波长的光信号，转换为电信号发送到OLT系统设备201。
OLT系统设备201通过第一激光发射单元211和第一激光接收单元212实现了信号发送与接收的通信功能。换言之，第一波长的光信号和第二波长的光信号均为用于通信的光信号。
断点检测模块216用于通过与OLT系统设备201相连的通信总线接收到OLT系统设备201发送的脉冲序列发生使能信号后，产生用以断点检测的脉冲序列信号通过其OTDR信号输出端输出到OTDR激光发射单元213的信号输入端。
OTDR激光发射单元213用于通过其信号输入端接收到断点检测模块216输出的脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，并将转换得到的调制电流信号转换为用于断点检测的光信号后发射；用于断点检测的光信号经光路组件215耦合后进入到光纤链路。用于断点检测的光信号在光纤链路中传输，在光纤链路的各节点、断裂点或设备的故障处被反射，被反射的用于断点检测的光信号返回到光路组件215后，经光路组件215的分光作用，被传送到OTDR激光接收单元214。
OTDR激光接收单元214将接收到的反射回来的用于断点检测的光信号转换为电信号后，通过其信号输出端输出到断点检测模块216的OTDR信号接收端。
断点检测模块216用于对OTDR激光接收单元214输出的电信号进行采样，根据采样的电信号计算出OTDR激光发射单元发射的光信号在光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离后，作为计算结果通过通信总线输出到OLT系统设备201。
OLT系统设备201用于将断点检测模块216发送的计算结果中的每个反射点到本OLT光模块的距离，与预先存储的光纤链路中各节点到本OLT光模块的距离进行匹配；若匹配，则确定该反射点为光纤链路中的节点；若不匹配，则确定该反射点为光纤链路中的断点。
第一激光发射单元211具体包括：1490nm的DFB（Distribute FeedBack，分布反馈式）激光发射器及其驱动电路。1490nm的DFB激光发射器及其驱动电路为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再详细介绍。
第一激光接收单元212具体包括：1310nm的APD（Avalanche PhotoDiode，雪崩光电二极管）探测器、跨阻放大器TIA和限幅放大电路。1310nm的APD探测器、TIA和限幅放大电路为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再详细介绍。
断点检测模块216的内部结构示意图，如图3所示，包括模数转换ADC电路301和逻辑阵列电路302。逻辑阵列电路具体可以是FPGA（FieldProgrammable Gata Array，现场可编程门阵列）器件、PAL（Programmable ArrayLogic，可编程阵列逻辑）器件、单片机、处理器、MCU等电路或芯片。
OTDR激光发射单元213具体可以包括：1650nm的OTDR DFB突发激光发射器及其驱动电路（本文中称为OTDR驱动电路）。由于1650nm的OTDRDFB突发激光发射器及其驱动电路为本领域技术人员所熟知的电路，此处不再详细介绍。
OTDR激光接收单元214的内部结构示意图，如图3所示，具体包括：1650nm的OTDR APD探测器311、跨阻放大器312和模拟差分放大器313。跨阻放大器312可以是负反馈的运算放大器，跨阻放大器312的正输入端常置参考电压；模拟差分放大器313可以连接成负反馈的模式，其负输入端常置参考电压。由于1650nm的OTDR APD探测器电路、跨阻放大器和模拟差分放大器的负反馈的连接方式以及如何常置参考电压为本领域技术人员所熟知，此处不再详细介绍。
本发明实施例提供的OLT光模块可同时进行通信工作和断点检测工作，或者仅进行通信工作。
本发明实施例提供的OLT光模块的通信工作原理为：
1490nm的DFB激光器发射器的驱动电路接收OLT系统设备传送的电信号，驱动该DFB激光器发射器发射第一波长为1490nm的光信号。1490nm的DFB激光器发送下行光信号，实现通信数据的发送。
1310nm的APD探测器接收由光网络单元ONU发送来第二波长为1310nm的上行光信号，将光信号转换为电信号，依次由TIA和限幅放大电路将APD接收探测器转换的电信号放大后输出到OLT系统设备，实现通信数据的接收。
本发明实施例提供的OLT光模块的断点检测工作原理如下：
断点检测模块216中的逻辑阵列电路302通过IIC接收到OLT系统设备201发送的脉冲序列发生使能信号后，根据预先存储的程序生成用以断点检测的脉冲序列信号，通过其作为断点检测模块216的OTDR信号输出端的信号输出端输出到OTDR激光发射单元213的信号输入端。
OTDR激光发射单元213中的OTDR驱动电路，通过其作为OTDR激光发射单元213的信号输入端的序列信号输入端接收到逻辑阵列电路302发送的脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，根据转换得到的调制电流信号驱动1650nm的OTDR DFB突发激光发射器发射用于断点检测的1650nm的光信号；1650nm的光信号在光纤链路中传输，在光纤链路中的各节点、断裂点或设备的故障处被反射，被反射的1650nm的光信号返回到光路组件215后，经光路组件215的分光作用，被传送到OTDR激光接收单元214。
OTDR激光接收单元214中的1650nm的OTDR APD探测器311将接收到的反射回来的1650nm的光信号转换成电流信号后从其信号输出端输出到跨阻放大器312的负输入端；跨阻放大器312将接收的电流信号转换放大为模拟电压信号后从其输出端输出到模拟差分放大器313的正输入端；模拟差分放大器313将接收的模拟电压信号从其输出端输出到断点检测模块216。
断点检测模块216中的ADC电路301通过其作为断点检测模块OTDR信号输入端的模拟电压输入端，对模拟差分放大器313输出的模拟电压信号进行采样、转换得到数字电压，并将采样转换得到的数字电压通过其数据电压输出端输出到逻辑阵列电路302的信号输入端。
断点检测模块216中的逻辑阵列电路302通过其信号输入端接收到数字电压后，根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到数字电压的时间差，计算出光纤链路中的各反射点（节点、断点或故障点）到本OLT光模块的距离；将计算结果，即计算出的距离和相应的断点检测次数作为计算结果存储在本逻辑阵列电路中，并通过IIC输出到OLT系统设备201。如何根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到数字电压的时间差，计算出光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
OLT系统设备201对于接收的计算结果中光纤链路中的每个反射点（即节点、断点或故障点）到本OLT光模块的距离，将该反射点与预先存储的光纤链路中的各节点到本OLT光模块的距离进行匹配，若相匹配，则确定该反射点为光纤链路中的节点；若不匹配，则确定该反射点为光纤链路中的断点。
为了提高断点检测的精度，作为更优化的方案，还可以重复本实施例的断点检测的过程，逻辑阵列电路216计算出光纤链路中的各节点、断点或故障点到本OLT光模块的距离的累计值（本文中称为累计距离）和相应的累计断点检测次数，并将计算出的累计距离和累计断点检测次数存储在本逻辑阵列电路中。
逻辑阵列电路302通过IIC将存储的累计距离和累计断点检测次数发送到OLT系统设备201。
OLT系统设备201根据接收的累计距离和累计断点检测次数，计算出光纤链路中的每个反射点（节点、断点或故障点）到本OLT光模块的平均距离，将该反射点的平均距离与预先存储的光纤链路中的各节点到本OLT光模块的距离进行匹配，若相匹配，则确定该反射点为光纤链路中的节点；若不匹配，则确定该反射点为光纤链路中的断点。
为了降低本发明实施例的OLT光模块的功耗，OLT光模块201可以在进行断点检测时才为断点检测模块216、OTDR激光发射单元213和OTDR激光接收单元214供电，作为更优化的方案，如图2b所示，OLT光模块202中还可以包括：OTDR供电控制模块218。
OTDR供电控制模块218用于通过其与IIC相连的使能端接收到OLT系统设备201发送的OTDR供电使能信号后，根据接收到的OTDR供电使能信号，使得本供电控制模块内部的供电电路连通，将电源输出的电流输送到断点检测模块216、OTDR激光发射单元213和OTDR激光接收单元214。
断点检测模块216、OTDR激光发射单元213和OTDR激光接收单元214与供电电路的连接方式为本领域的惯用技术手段，不再赘述。
为了更灵活地控制OTDR供电控制模块218，如图2b所示，OLT光模块202还可以包括：微控制单元MCU217。
MCU217用于通过IIC接收到OLT系统设备201发送的OTDR供电使能信号后，将接收的OTDR供电使能信号通过其通用输入输出GPIO（GeneralPurpose Input Output）端口输出到OTDR供电控制模块218的使能端。
为了进一步增强本发明实施例的OLT光模块与OLT系统设备之间的兼容性，如图4a所示，本发明提供的具有OTDR功能的OLT中，OLT光模块202还可以通过串行外设接口SPI（Serial Peripheral Interface）总线与OLT系统设备201进行通信。
具体地，OLT系统设备201作为主机通过SPI总线与作为从机的OLT光模块202进行通信。
SPI总线中的数据输入线SDIN、时钟信号线SCLK、片选线CS和数据输出线SDOUT可以分别与OLT光模块202的SDA引脚、SCL引脚、MOD_DEF0引脚和Tx_Fault引脚相连。
SPI总线中的SDIN和SCLK还可以分别复用为IIC中的数据线SDA和时钟线SCL。
在已规模化部署的无源光网络中，OLT系统设备通过OLT光模块的MOD_DEF0引脚获知OLT光模块是否在位，通过Tx_Fault引脚获知激光发射单元的工作状态；由于本领域的技术人员可以轻易地使得OLT系统设备通过OLT光模块中的MCU和IIC获知OLT光模块是否在位、以及激光发射单元的工作状态，因此MOD_DEF0引脚和Tx_Fault引脚可以分别用作它途。
本发明实施例提供的具有OTDR功能的与SPI总线相连的OLT光模块202的内部结构示意图，如图4b所示，可以包括：第一激光发射单元211、第一激光接收单元212、OTDR激光发射单元213、OTDR激光接收单元214、光路组件215和断点检测模块216。
与SPI总线相连的OLT光模块202中的第一激光发射单元211至断点检测模块216的连接关系，跟上述与IIC相连的OLT光模块202的对应的单元、组件以及模块的连接关系相同。
OLT光模块202通过SPI总线接收到OLT系统设备201发送的脉冲序列发生使能信号后，进行断点检测工作原理与上述OLT光模块202通过IIC接收到OLT系统设备201发送的脉冲序列发生使能信号后，进行断点检测工作原理相同，此处不再赘述。
如图4b所示，与SPI总线相连的OLT光模块202中还可以包括：OTDR供电控制模块218；OTDR供电控制模块218用于通过其与SPI总线相连的使能端接收到OLT系统设备201发送的OTDR供电使能信号后，根据接收到的OTDR供电使能信号，使得本供电控制模块内部的供电电路连通，将电源输出的电流输送到断点检测模块216、OTDR激光发射单元213和OTDR激光接收单元214。
如图4b所示，与SPI总线相连的OLT光模块202中还可以包括：MCU217；MCU217用于通过SPI总线中复用为IIC的SDIN和SCLK接收到OLT系统设备201发送的OTDR供电使能信号后，将接收的OTDR供电使能信号通过其GPIO端口输出到OTDR供电控制模块218的使能端。
为了提高SPI总线的抗干扰性能，作为更优化的方案，如图4b所示，与SPI总线相连的OLT光模块202中还可以包括：总线开关模块219。
总线开关模块219，其内置有数据开关电路（图中未标）和时钟开关电路（图中未标）。
数据开关电路的输入端和输出端分别与SPI总线中的SDIN和MCU217的IIC接口的SDA相连；时钟开关电路的输入端和输出端分别与SPI总线中的SCLK和MCU217的IIC接口的SCL相连；数据开关电路的使能端和时钟开关电路的使能端均与SPI总线中的CS相连。
总线开关模块219用于当通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均未接收到OLT系统设备201发送的片选使能信号时，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均保持连通，若通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输入端接收到OLT系统设备201发送的OTDR供电使能信号，则将接收的OTDR供电使能信号通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输出端转发到MCU217。
总线开关模块219还用于通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到OLT系统设备201发送的片选使能信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均断开；以及通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到OLT系统设备201发送的恢复信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均连通。从而避免了IIC对通信总线SPI总线的干扰。
本发明的技术方案中，现有的OLT系统设备只需要通过通信总线向本发明提供的OLT光模块发送使能信号，该OLT光模块中的断点检测模块可以根据使能信号，产生脉冲序列信号进行断点检测；无需OLT系统设备进行硬件升级改造，该OLT光模块即可实现在不影响光信号通信的基础上对其所在的光纤链路进行断点检测。从而可以大大降低已规模化部署的无源光网络增加OTDR功能的成本，增加了已规模化部署的无源光网络增加OTDR功能的可行性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有光时域反射仪OTDR功能的光线路终端OLT，包括：OLT系统设备和OLT光模块；其中，所述OLT光模块，包括：第一激光发射单元和第一激光接收单元；所述OLT的特征在于，其中的所述OLT光模块，还包括：断点检测模块、光路组件、OTDR激光发射单元、OTDR激光接收单元；
所述断点检测模块用于通过与所述OLT系统设备相连的通信总线接收到所述OLT系统设备输出的脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号从其OTDR信号输出端输出；
所述OTDR激光发射单元用于通过其信号输入端接收到所述脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，并将所述调制电流信号转换为用于断点检测的光信号后发射，经所述光路组件耦合后进入光纤链路；
所述OTDR激光接收单元用于接收反射回的用于断点检测的光信号，将接收的光信号转换为电信号后从其信号输出端输出；所述反射的用于断点检测的光信号是从所述光纤链路经所述光路组件传输到所述OTDR激光接收单元的；
所述断点检测模块还用于通过其OTDR信号输入端对所述OTDR激光接收单元输出的电信号进行采样，根据采样的电信号计算出所述OTDR激光发射单元发射的光信号在所述光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离后，作为计算结果通过所述通信总线输出；
所述OLT系统设备对于所述计算结果中的每个反射点到本OLT光模块的距离，将其与预先存储的所述光纤链路中各节点到本OLT光模块的距离进行匹配；若不匹配，则确定该反射点为断点。
2.如权利要求1所述的OLT，其特征在于，所述断点检测模块具体包括：模数转换ADC电路和逻辑阵列电路；
所述逻辑阵列电路用于通过所述通信总线接收到所述OLT系统设备发送的脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号，通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输出端的信号输出端输出；
所述ADC电路用于通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输入端的模拟电压输入端接收到所述OTDR激光接收单元输出的模拟电压信号后，对模拟电压信号进行采样、转换，得到相应的数字电压通过其数字电压输出端输出；
所述逻辑阵列电路用于通过其信号输入端接收到所述ADC电路输出的数字电压后，根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到所述数字电压的时间差，计算出所述光纤链路中的各节点、断点或故障点到本OLT光模块的距离；将计算出的距离通过所述通信总线输出到所述OLT系统设备。
3.如权利要求2所述的OLT，其特征在于，所述OLT光模块还包括：
OTDR供电控制模块，用于通过其与所述通信总线相连的使能端接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，为所述断点检测模块、所述OTDR激光发射单元和所述OTDR激光接收单元供电。
4.如权利要求3所述的OLT，其特征在于，所述通信总线具体为：集成电路总线IIC；以及
所述OLT光模块还包括：
微控制器MCU，用于通过所述IIC接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，将所述OTDR供电使能信号通过其通用输入输出GPIO端输出到所述OTDR供电控制模块的使能端。
5.如权利要求3所述的OLT，其特征在于，所述通信总线，具体为：串行外设接口SPI总线；以及
所述SPI总线中的数据输入线SDIN和时钟线SCLK，还分别复用为IIC中的数据线SDA和时钟线SCL；以及
所述OLT光模块还包括：
MCU，用于通过所述复用为IIC的SDIN和SCLK接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号后，将所述OTDR供电使能信号通过其GPIO端输出到所述OTDR供电控制模块的使能端。
6.如权利要求3所述的OLT，其特征在于，所述OLT光模块，还包括：
总线开关模块，其内置有数据开关电路和时钟开关电路；所述数据开关电路的输入端和输出端分别与所述SPI总线中的SDIN和所述MCU的IIC接口的SDA相连；所述时钟开关电路的输入端和输出端分别与所述SPI总线中的SCLK和所述MCU的IIC接口的SCL相连；所述数据开关电路的使能端和所述时钟开关电路的使能端均与所述SPI总线中的片选线CS相连；
所述总线开关模块用于当通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均未接收到所述OLT系统设备发送的片选使能信号时，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均保持连通，若通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输入端接收到所述OLT系统设备发送的OTDR供电使能信号，则将接收的OTDR供电使能信号通过其内置的数据开关电路和时钟开关电路的输出端转发到所述MCU；
所述总线开关模块还用于通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到所述OLT系统设备发送的片选使能信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均断开；以及
通过其内置的数据开关电路、时钟开关电路的使能端均接收到所述OLT系统设备发送的恢复信号后，使得其内置的数据开关电路和时钟开关电路均连通。
7.如权利要求1-6任一所述的OLT，其特征在于，
所述OTDR激光发射单元具体包括：1650nm的OTDR DFB突发激光发射器及OTDR驱动电路；所述OTDR驱动电路通过其作为所述OTDR激光发射单元的信号输入端的序列信号输入端接收到所述断点检测模块发送的脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，根据转换得到的调制电流信号驱动所述1650nm的OTDR DFB突发激光发射器发射用于断点检测的光信号；以及所述用于断点检测的光信号具体为1650nm波长的光信号；
所述OTDR激光接收单元具体包括：1650nm的OTDR APD探测器、跨阻放大器和模拟差分放大器；以及
所述1650nm的OTDR APD探测器用于接收反射回的1650nm的光信号，将接收的光信号转换为电流信号后从其信号输出端输出；
所述跨阻放大器，具体为负反馈的运算放大器，其正输入端常置为参考电平，其用于从其负输入端接收到所述1650nm的OTDR APD探测器输出的电流信号后，将接收的电流信号转换放大为模拟电压信号从其输出端输出；
所述模拟差分放大器，为负反馈的模拟差分放大器，其负输入端常置为参考电平，其用于从其正输入端接收到所述跨阻放大器输出的模拟电压信号后，将接收的模拟电压信号放大后从其输出端输出到所述断点检测模块的OTDR信号输入端。
8.一种具有光时域反射仪OTDR功能的光线路终端OLT光模块，包括：第一激光发射单元和第一激光接收单元；其特征在于，还包括：
断点检测模块，用于接收到脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号从其OTDR信号输出端输出；
光路组件，其与光纤链路相连；
OTDR激光发射单元，用于通过其信号输入端接收到所述脉冲序列信号后，将接收的脉冲序列信号转换为调制电流信号，并将所述调制电流信号转换为用于断点检测的光信号后发射，经所述光路组件耦合后进入所述光纤链路；
OTDR激光接收单元，用于接收反射回的用于断点检测的光信号，将接收的光信号转换为电信号后从其信号输出端输出；所述反射的用于断点检测的光信号是从所述光纤链路经所述光路组件传输到所述OTDR激光接收单元的；
所述断点检测模块还用于通过其OTDR信号输入端对所述OTDR激光接收单元输出的电信号进行采样，根据采样的电信号计算出所述OTDR激光发射单元发射的光信号在所述光纤链路中的各反射点到本OLT光模块的距离后，作为计算结果输出。
9.如权利要求8所述的OLT光模块，其特征在于，所述断点检测模块具体包括：模数转换ADC电路和逻辑阵列电路；
所述逻辑阵列电路用于接收到所述脉冲序列发生使能信号后，产生用于断点检测的脉冲序列信号，通过作为所述断点检测模块OTDR信号输出端的其信号输出端输出；
所述ADC电路用于通过其作为所述断点检测模块的OTDR信号输入端的模拟电压输入端接收到所述OTDR激光接收单元输出的模拟电压信号后，对模拟电压信号进行采样、转换，得到相应的数字电压通过其数字电压输出端输出；
所述逻辑阵列电路用于通过其信号输入端接收到所述ADC电路输出的数字电压后，根据输出用于断点检测的脉冲序列信号与接收到所述数字电压的时间差，计算出所述光纤链路中的各节点、断点或故障点到本OLT光模块的距离；将计算出的距离输出。
10.如权利要求9所述的OLT光模块，其特征在于，还包括：
OTDR供电控制模块，用于通过其使能端接收到OTDR供电使能信号后，为所述断点检测模块、所述OTDR激光发射单元和所述OTDR激光接收单元供电。
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